JP2000323772A

JP2000323772A - パルス電源装置

Info

Publication number: JP2000323772A
Application number: JP11126749A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Kataoka; 康夫片岡; Takashi Igarashi; 貴五十嵐; Eiji Sasamoto; 栄二笹本
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-05-07
Filing date: 1999-05-07
Publication date: 2000-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】パルス電源装置から無声放電負荷にパルス電
流を供給しようとすると、初段コンデンサＣ₀に余剰エ
ネルギーを回生することができず、エネルギー効率が悪
く、放電電極の劣化を早める。【解決手段】パルス発生回路１と磁気パルス圧縮回路
３とパルストランスＰＴ及び磁気パルス圧縮回路４によ
り無声放電負荷５にパルス放電をするのに、回生用可飽
和リアクトルＳＩＲと逆流阻止用ダイオードＤとで構成
される余剰エネルギー回生回路６を設け、無声放電負荷
からの余剰エネルギーを可飽和リアクトルＳＩ１，ＳＩ
０を迂回して初段コンデンサＣ₀に回生する。余剰エネ
ルギー回生回路による余剰エネルギーの取り込みは、ト
ランスの３次巻線、または磁気パルス圧縮回路の可飽和
リアクトルの２次巻線を介して取り込む構成も含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無声放電負荷にパ
ルス電流を供給するためのパルス電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】オゾン発生装置などの無声放電負荷に
は、通常、高電圧で中〜高周波の連続波を使用すること
が多いが、一方で、１μｓ以下のパルス電流を高い繰り
返しで注入することで、放電面の均一性を改善して特性
向上を図る研究も試みられている。

【０００３】これら無声放電負荷の電源には、直流高電
圧電源にＦＥＴやＩＧＢＴの半導体素子を多数の直並列
で組み合わせたスイッチを使用した電源が多く用いられ
ている。しかし、電圧が１０〜３０ｋＶでパルス幅が１
００〜２００ｎｓと短いと、容量性負荷に対しては大電
流パルスが流れるため、半導体素子の直並列数が非常に
多くなり、高価な装置になり、信頼性も低下する。

【０００４】一方、エキシマレーザなどパルス励起レー
ザには、従来のサイラトロンに代わって、半導体スイツ
チ素子と磁気パルス圧縮回路を組み合わせたパルス電源
装置が多く採用されている。このパルス電源装置からｋ
Ｈｚオーダーの高い繰り返し周波数で、出力電圧が数ｋ
Ｖ〜数１０ｋＶ、パルス幅が数１０ｎｓ〜数百ｎｓのパ
ルス電力を無声放電負荷に供給する構成例を図５に示
す。

【０００５】同図は、磁気パルス圧縮回路を二段とする
場合である。パルス発生回路１は、電力用の初段コンデ
ンサＣ₀を高圧充電器２により初期充電しておき、半導
体スイッチとしてのＩＧＢＴのオンでコンデンサＣ₀か
ら可飽和リアクトルＳＩ０を通して磁気パルス圧縮回路
３のコンデンサＣ₁にパルス電流Ｉ₀を供給する。可飽和
リアクトルＳＩ０は、ＩＧＢＴの完全なオン後に飽和動
作してパルス電流Ｉ₀を発生させることでＩＧＢＴの動
作責務を軽減する。

【０００６】磁気パルス圧縮回路３は、コンデンサＣ₁
がパルス電流で高圧充電された後、可飽和リアクトルＳ
Ｉ１がその飽和で磁気スイッチ動作することにより磁気
パルス圧縮した狭幅のパルス電流Ｉ₁をパルストランス
ＰＴの一次巻線に供給する。

【０００７】パルストランスＰＴの二次回路には磁気パ
ルス圧縮回路４が設けられ、パルストランスＰＴからの
昇圧したパルス電流でコンデンサＣ₂が高圧充電され、
可飽和リアクトルＳＩ２の磁気スイッチ動作により、コ
ンデンサＣ₂から磁気パルス圧縮したパルス電流Ｉ₂を図
示の極性で発生する。

【０００８】磁気パルス圧縮回路４のパルス出力は、無
声放電負荷５に狭幅・高電圧のパルス電流を供給する。

【０００９】なお、可飽和リアクトルＳＩ０，ＳＩ１，
ＳＩ２は、図示省略するが、それぞれ磁気リセット巻線
を設け、パルス発生に際して矢印で示す図示の極性に初
期リセットしておく。

【００１０】このようなパルス電源装置を無声放電負荷
の電源とすると、磁気パルス圧縮回路がパルス幅の圧縮
を行うため、ＩＧＢＴで発生するパルスは比較的長くて
良いため、流れる電流のピーク値も抑えられる。また、
パルストランスＰＴを併用して昇圧することで、半導体
素子部分の回路電圧を低電圧化できるため、半導体素子
となるＩＧＢＴの直列構成が不要になる。

【００１１】なお、パルストランスＰＴの二次側に磁気
パルス圧縮回路４を設ける理由は、この回路なしにパル
ストランスから直接に負荷５にパルス電流を供給する
と、パルストランスの漏れリアクタンスでパルスの立ち
上がりを急峻にできないためである。

【００１２】また、パルス電源装置の回路構成には種々
の変形例がある。例えば、磁気パルス圧縮回路は２段の
場合を示すが、１段または３段以上のものもある。さら
に、パルストランスに代えて、可飽和トランスとする場
合もある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】パルス電源装置の負荷
をレーザとする場合、図５の負荷５は、誘電体の部分が
なく、放電電極だけになる。放電電極の部分を電気回路
素子で表すと、抵抗とインダクタンスの直列インピーダ
ンスになる。したがって、レーザ負荷の放電時には電源
のコンデンサＣ（図５ではＣ₂）と放電抵抗Ｒとインダ
クタンスＬの直列過渡現象になる。エキシマレーザなど
では、放電抵抗Ｒ分が小さいため、振動的になり、放電
で消費されなかった注入エネルギーは、コンデンサＣ₂
に再充電されるが、その電圧の方向は、反転方向にな
る。そして、逆極性のＣ₂の充電電圧は可飽和リアクト
ルＳＩ０，ＳＩ１，ＳＩ２の磁化方向の関係で、コンデ
ンサＣ ₁，Ｃ₀と順に移行して回生される。このときの回
生方法例としては、コンデンサＣ₀が初期充電時とは逆
極性に充電されており、図示省略するリアクトルとダイ
オードでコンデンサＣ₀との間に振動回路を形成するこ
とで初期充電極性に戻す。

【００１４】一方、パルス電源装置の負荷を無声放電負
荷とする場合、図５から明らかなように、余剰エネルギ
ーは誘電体に電荷として蓄積される。そして、この電圧
で可飽和リアクトルＳＩ２が逆方向に励磁、飽和すると
誘電体の電荷は、コンデンサＣ₂に移行する。このとき
のコンデンサＣ₂の充電電圧極性は、最初に負荷に供給
する前の充電方向と同じになる。

【００１５】ここで、多段の磁気パルス圧縮回路では、
個々の可飽和リアクトルの動作磁束量である電圧時間積
はパルス圧縮幅に応じて後段になるほど小さくしてい
る。図５の例では、可飽和リアクトルＳＩ１の電圧時間
積にパルストランスＰＴの昇圧比（Ｎ２／Ｎ１）を乗じ
た値よりも可飽和リアクトルＳＩ２の電圧時間積の方が
小さくなるように構成されている。

【００１６】このため、極性が同一方向で戻って再充電
されたコンデンサＣ₂の電圧は、可飽和リアクトルＳＩ
１を反対方向に磁化、飽和させる前に、ＳＩ２の方が先
に右方向に磁化、飽和して、コンデンサＣ₂から負荷に
再度エネルギーが向かう。結局、以上述べた繰り返し
で、コンデンサＣ₂と負荷の間で余剰エネルギーが行き
来して、自然消滅するしかなかった。

【００１７】すなわち、従来のパルス電源装置から無声
放電負荷にパルス電流を供給しようとすると、初段のコ
ンデンサＣ₀に余剰エネルギーが回生されることはなか
った。これは、エネルギー効率が悪くなるだけでなく、
放電電極の劣化を早めたりするなどの問題があった。

【００１８】本発明の目的は、無声放電負荷の余剰エネ
ルギーを回生できるようにしたパルス電源装置を提供す
ることにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、パルス発生回
路から最終段の磁気パルス圧縮回路との間に介在する可
飽和リアクトルを迂回して、無声放電負荷からの余剰エ
ネルギーを初段コンデンサに回生する余剰エネルギー回
生回路を設けたもので、以下の構成を特徴とする。

【００２０】初期充電される初段コンデンサと可飽和リ
アクトルおよび半導体スイッチを有するパルス発生回路
でパルス電流を発生し、このパルス電流をコンデンサと
可飽和リアクトル構成の磁気パルス圧縮回路で磁気パル
ス圧縮してトランスで昇圧または直接にトランスで昇圧
し、このトランスのパルス出力を少なくとも１段の磁気
パルス圧縮回路で磁気パルス圧縮して無声放電負荷にパ
ルス放電するパルス電源装置において、回生用可飽和リ
アクトルと逆流阻止用ダイオードとの直列回路を有し、
前記パルス発生回路または磁気パルス圧縮回路の可飽和
リアクトルの一部または全部を迂回して前記初段コンデ
ンサに接続され、前記無声放電負荷からの余剰エネルギ
ーが前記磁気パルス圧縮回路側に戻ってきたときに前記
回生用可飽和リアクトルが飽和動作して余剰エネルギー
を前記初段コンデンサに回生する余剰エネルギー回生回
路を備えたことを特徴とする。

【００２１】前記余剰エネルギー回生回路は、前記トラ
ンスの一次巻線を介して取り込んだ余剰エネルギーを前
記初段コンデンサに回生する構成を特徴とする。

【００２２】前記余剰エネルギー回生回路は、前記トラ
ンスの３次巻線を介して取り込んだ余剰エネルギーを前
記初段コンデンサに回生する構成を特徴とする。

【００２３】前記余剰エネルギー回生回路は、前記磁気
パルス圧縮回路の可飽和リアクトルの２次巻線を介して
取り込んだ余剰エネルギーを前記初段コンデンサに回生
する構成を特徴とする。

【００２４】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１は、本発
明の実施形態を示す回路図である。同図が図５と異なる
部分は、パルストランスＰＴの一次側とパルス発生回路
１との間に余剰エネルギー回生回路６を設けた点にあ
る。

【００２５】この余剰エネルギー回生回路６は、回生用
可飽和リアクトルＳＩＲと逆流阻止用ダイオードＤの直
列回路で構成され、パルストランスＰＴの一次巻線の一
端とパルス発生回路１の初段コンデンサＣ₀との間に設
けられる。回生用可飽和リアクトルＳＩＲは、図示の極
性に初期リセットされ、余剰エネルギーがパルストラン
スＰＴの一次巻線電圧として戻ってきたときに磁気スイ
ッチ動作するようその電圧時間積が設定される。逆流阻
止用ダイオードＤは、コンデンサＣ₀の充電電圧が直接
にパルストランスＰＴ側に印加されるのを阻止する方向
にされる。

【００２６】以上の構成における余剰エネルギーの回生
動作を以下に詳細に説明する。

【００２７】まず、図１の各可飽和リアクトルの磁化方
向は、矢印の方向で初期状態の飽和磁化方向を示す。ま
た、以下の説明（２）から（７）までの動作は、磁化の
リセットに要する時間に較べて、極めて短時間の動作で
あるため、リセット磁化の影響は無視している。

【００２８】（１）充電器２でコンデンサＣ₀を図示の
極性で初期充電する。この充電電圧をＶ_C0とする。

【００２９】（２）コンデンサＣ₀の充電終了後、充電
器２の充電動作を停止させ、ＩＧＢＴにオンゲートを与
え、ターンオンさせる。

【００３０】（３）電圧Ｖ_C0により、可飽和リアクトル
ＳＩ０の磁化状態（矢印の方向）が徐々に右方向に変化
して、飽和状態に達すると、Ｃ₀→Ｌ₀→ＳＩ０→Ｃ₁→
ＩＧＢＴのループで電流Ｉ₀が流れ、コンデンサＣ₀から
Ｃ₁に電荷が移行する。電流Ｉ₀が流れ終わったとき、Ｉ
ＧＢＴはオフゲートに切り換える。

【００３１】ここで、リアクトルＬ₀は、パルス幅調整
用で、ＩＧＢＴがパルス電流耐量を超えるのを防止する
ためのものであり、不要となる場合もある。

【００３２】（４）コンデンサＣ₁の電圧Ｖ_C1により、
可飽和リアクトルＳＩ１の磁化状態（矢印の方向）が徐
々に右方向に変化し、やがて，Ｃ₀からＣ₁への電荷移行
が終わったタイミングで、飽和状態に達すると、今度
は、Ｃ₁→ＳＩ１→ＰＴの一次巻線のループで電流Ｉ₁が
流れ、この電流によりパルストランスＰＴを通してコン
デンサＣ₁からＣ₂に電荷が移行する。

【００３３】（５）コンデンサＣ₂の電圧Ｖ_C2により、
可飽和リアクトルＳＩ２およびＳＩＲの磁化状態（矢印
の方向）が徐々に反対方向に変化し、Ｃ₁からＣ₂への電
荷移行が終わったタイミングで、２つの磁気スイッチの
電圧時間積の関係から可飽和リアクトルＳＩ２が先に飽
和状態に達すると、Ｃ₂→ＳＩ２→負荷５の誘電体→放
電電極のループで電流Ｉ₂が流れ、Ｃ₂から負荷に電荷が
移行する。この移行時間中に、可飽和リアクトルＳＩＲ
は左方向の飽和に近い状態となるようその電圧時間積を
設定しておく。

【００３４】（６）負荷への電荷移行が終了し、誘電体
の充電電圧によって、右方向に磁化されていた可飽和Ｓ
Ｉ２が再び左方向に磁化される。この左方向への飽和
で、誘電体→ＳＩ２→Ｃ₂のループで電流Ｉ₂’が流れ、
放電電極で消費されなかったエネルギーがＣ₂に戻る。

【００３５】（７）コンデンサＣ₂の電圧が上がると、
それに対応してＰＴの一次巻線に誘起された電圧でほぼ
同時に可飽和リアクトルＳＩＲは左方向に飽和して、Ｐ
Ｔ→ＳＩＲ→Ｄ→Ｃ₀→ＩＧＢＴのダイオードＤ₀→ＰＴ
のループで電流が流れ、余剰エネルギーはＣ₂からダイ
レクトにＣ₀に回生される。

【００３６】以上の動作を実現するための各可飽和リア
クトルの電圧時間積（動作磁束量）の値の目安は、以下
のようになる。なお、各電圧時間積ＶＴには、個々の可
飽和リアクトルの記号をｓｕｒｆｉｘで表す。

【００３７】

【数１】ＶＴ_SI0≒ＩＧＢＴのターンオン時間ＶＴ_SI1≒０.５・Ｖ_C1・τ_C0-C1 ＶＴ_SI2≒０.５・Ｖ_C2・τ_C1-C2 ＶＴ_SIR≒（Ｎ１／Ｎ２）・（ＶＴ_SI2＋０.５・Ｖ_C2・
τ_C2-LOAD）ここで、τ_C0-C1はＣ₀からＣ₁への移行時間を表し、同
様に、τ_C1-C2はＣ₁からＣ₂への、τ_C2-LOADはＣ₂から
負荷５への移行時間をそれぞれ表す。

【００３８】以上のとおり、本実施形態によれば、無声
放電負荷５での余剰エネルギーは、余剰エネルギー回生
回路６によって可飽和リアクトルＳＩ０及びＳＩ１を迂
回してコンデンサＣ₀に回生される。この回生により、
従来の構成ではコンデンサＣ₂と負荷５の間で余剰エネ
ルギーが行き来して、エネルギー効率を悪くしたり、放
電電極の劣化を早めたりしていたのを防止できる。

【００３９】（第２の実施形態）図２は、本発明の他の
実施形態を示す回路図である。同図が図１と異なる部分
は、パルストランスＰＴに３次巻線を設け、この３次巻
線とコンデンサＣ₀との間に余剰エネルギー回生回路６
を設けた点にある。

【００４０】本実施形態では、余剰エネルギー回生回路
６は、他の回路要素とはほぼ完全に分離した構成で余剰
エネルギーの回生動作を得ることができる。

【００４１】つまり、余剰エネルギーは、ＰＴの３次巻
線→ＳＩＲ→Ｃ₀→Ｄのループで回生され、図１の場合
のダイオードＤ₀やＰＴの巻線等が介在せず、回生時の
ループインダクタンスを極力小さくすることができる。
これにより、ダイオードＤのパルス電流耐量による制約
はあるが、Ｃ₂からＣ₀への電荷転送時間が短縮が可能と
なる。

【００４２】すなわち、転送時間が長い場合、Ｃ₂の残
留電圧でＳＩ２が再度、右方向に励磁、飽和され、負荷
側にエネルギーの一部が再注入されることがあり、この
ような不都合は本実施形態では電荷転送時間の短縮で解
消される。

【００４３】また、本実施形態では、ダイオードＤのア
ノードを接地側にできるため、電源装置の冷却に水冷を
用いる場合、電食による劣化を防ぐことができる。

【００４４】また、３次巻線のターン数Ｎ１’は、必ず
しも一次主巻線のターン数Ｎ１と等しくする必要はな
く、ダイオードＤの耐電圧やパルス電流耐量に応じて変
更できる自由度がある。

【００４５】（第３の実施形態）図３は、本発明の他の
実施形態を示す回路図である。同図が図２と異なる部分
は、磁気パルス圧縮回路３をパルストランスＰＴの二次
側に配置してパルストランス以降を２段の磁気パルス圧
縮回路とし、余剰エネルギー回生回路６は可飽和リアク
トルＳＩ１の２次巻線から余剰エネルギーを取り込むよ
うにした点にある。

【００４６】可飽和リアクトルＳＩ１等は、図示省略す
るが、磁気リセット回路からリセット巻線を介して図示
の矢印方向にリセットしておき、その後に負荷５にパル
ス放電を行うときの磁気スイッチ動作で逆方向に飽和す
る。その後、負荷５からの余剰エネルギーがコンデンサ
Ｃ₁等に移行するとき、可飽和リアクトルＳＩ１等は初
期リセット方向に戻ろうとするが、この間には非飽和状
態を経て飽和状態になり、この非飽和状態では巻線間に
変圧器作用を伴う。

【００４７】そこで、本実施形態では、可飽和リアクト
ルＳＩ１の非飽和時の変圧器作用を利用して余剰エネル
ギーを余剰エネルギー回生回路６に取り込み、コンデン
サＣ ₀に回生するものである。なお、パルストランスＰ
Ｔの一次巻線の両端に設けるＩＧＢＴ２（半導体スイッ
チ回路）は、コンデンサＣ₁からＣ₂に電圧が移行した段
階でオンさせる。こうすることで、負荷５からコンデン
サＣ₂にバックした余剰エネルギーを回生回路６経由で
コンデンサＣ₀に回生させることを可能にする。

【００４８】このとき、ダイオードＤは、コンデンサＣ
₀からＣ₁に電圧移行中に、可飽和リアクトルＳＩ１の変
圧器作用でその２次巻線に電流が流れるのも防止し、可
飽和リアクトルの磁気スイッチ動作への影響を無くすの
にも利用される。

【００４９】また、可飽和リアクトルＳＩＲは、コンデ
ンサＣ₂から負荷５へ電圧移行中に、その２次巻線経由
でコンデンサＣ₀にエネルギーがバックしないようにブ
ロックする。したがって、可飽和リアクトルＳＩＲの電
圧時間積の下限は、コンデンサＣ₂から負荷５への電圧
移行中に飽和しない値とする。また、可飽和リアクトル
ＳＩＲの電圧時間積の上限は、負荷からの余剰エネルギ
ーで可飽和リアクトルＳＩ２が逆方向に励磁されて飽和
し、負荷からコンデンサＣ₂に電圧が逆移行した後、コ
ンデンサＣ₂の電圧で可飽和リアクトルＳＩ２が再び右
向き方向に励磁されて飽和する前に可飽和リアクトルＳ
ＩＲが飽和する値とする。

【００５０】本実施形態によれば、第２の実施形態（図
２）の場合と同様に、余剰エネルギー回生回路６を他の
回路要素からほぼ完全に分離することができ、電荷転送
時間の短縮等が可能となる。

【００５１】本実施形態では、第１や第２の実施形態と
比較して、ＩＧＢＴ２が余分に必要となるが、第１や第
２の実施形態では、最終段の磁気パルス圧縮回路４以外
の圧縮回路をパルストランスＰＴの一次側に設けるとい
う回路上の制約があるのに対して、本実施形態ではこう
した制約がなく、磁気パルス圧縮回路をパルストランス
ＰＴの一次側または２次側のいずれかに設けた構成に適
用できる。一般に、効率的なパルス圧縮を行うには、パ
ルストランスの高圧側（二次側）に磁気パルス圧縮回路
を複数段設けた方が実現が容易であり、その意味で本実
施形態では、前記の実施形態に比べて効果的な磁気パル
ス圧縮ができる。

【００５２】（第４の実施形態）本実施形態は、第３の
実施形態と同様に、可飽和リアクトルの２次巻線から余
剰エネルギーを取り込む構成であるが、最終段の磁気パ
ルス圧縮回路４の可飽和リアクトルＳＩ２から余剰エネ
ルギーを取り込む点が異なる。なお、コンデンサＣ₂の
両端には、半導体スイッチとしてのＩＧＢＴ２（複数段
の直列構成）を設ける。

【００５３】本実施形態における余剰エネルギーの回生
動作は第３の実施形態と同様になる。但し、可飽和リア
クトルＳＩＲの電圧時間積の下限は、コンデンサＣ₂か
ら負荷５へ電圧移行後、負荷が必要とする保持時間で決
められ、保持時間が不要であれば、可飽和リアクトルＳ
ＩＲを省略できる。可飽和リアクトルＳＩＲの電圧時間
積の上限は、可飽和リアクトルＳＩ２が負荷５の残留電
圧で逆方向に励磁されて飽和する前に可飽和リアクトル
ＳＩＲが飽和する値にされる。

【００５４】本実施形態における余剰エネルギーの回生
動作は第３の実施形態と同様の作用効果を得ることがで
きる。

【００５５】これに加えて、本実施形態では、最終段の
可飽和リアクトルＳＩ２から余剰エネルギーを回生する
ため、第３の実施形態に比べて余剰エネルギーの回生効
率が良くなる。すなわち、第３の実施形態では、余剰エ
ネルギーを可飽和リアクトルＳＩ２を経て可飽和リアク
トルＳＩ１で回生するのに対して、本実施形態では、可
飽和リアクトルＳＩ２から直接に余剰エネルギーを回生
するためその効率を高めることができる。反面、ＩＧＢ
Ｔ２を第３の実施形態のように、パルストランスＰＴの
一次（低圧）側に配置できないため、ＩＧＢＴ２は複数
段の直列構成にする必要があり、その分、複雑化する。

【００５６】なお、第３の実施形態では、本実施形態に
比べてダイオードＤの耐圧を低くすることができる。こ
の理由は、磁気パルス圧縮回路の動作原理上、ＶＴ_SI1
＞ＶＴ_SI2で、かつ飽和時のインダクタンスが可飽和リ
アクトルＳＩ１の方が大きくされることから、可飽和リ
アクトルＳＩ１の主巻線の巻数が大きくなり、可飽和リ
アクトルＳＩ１の方が（主巻線数／２次巻線数）の比が
大きく、ダイオードＤに印加される電圧が低くなること
による。

【００５７】なお、以上までの各実施形態では、２段の
磁気パルス圧縮回路をもつ電源装置に適用する場合を示
すが、磁気パルス圧縮回路３を省略した１段構成、また
は３段以上にした構成に適用して同等の作用効果を得る
ことができる。また、パルストランスＰＴに代えて、可
飽和トランスとする構成に適用して同等の作用効果を得
ることができる。

【００５８】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、パルス
発生回路から最終段の磁気パルス圧縮回路との間に介在
する可飽和リアクトルを迂回して、無声放電負荷からの
余剰エネルギーを初段コンデンサに回生するようにした
ため、ｋＨｚオーダーの高繰り返し周波数で、出力電圧
が数ｋＶ〜数１０ｋＶで、パルス幅が数１０ｎｓ〜数百
ｎｓのパルス電力を無声放電負荷に供給できると共に、
負荷の誘電体に蓄積された余剰エネルギーを初段コンデ
ンサに回生でき、次回のパルスエネルギーの一部として
利用可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す回路図。

【図２】本発明の第２の実施形態を示す回路図。

【図３】本発明の第３の実施形態を示す回路図。

【図４】本発明の第４の実施形態を示す回路図。

【図５】従来のパルス電源装置の回路図。

【符号の説明】

１…パルス発生回路２…充電器３、４…磁気パルス圧縮回路５…無声放電負荷６…余剰エネルギー回生回路ＰＴ…パルストランスＣ₀…初段コンデンサＣ₁，Ｃ₂…コンデンサＳＩ０、ＳＩ１、ＳＩ２…可飽和リアクトルＳＩＲ…回生用可飽和リアクトルＤ…逆流阻止用ダイオード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者笹本栄二東京都品川区大崎２丁目１番17号株式会社明電舎内Ｆターム(参考） 5F071 GG02 GG05 HH07 JJ02 JJ08 5H790 BA02 BB03 BB08 CC01 CC06 DD04 EA01 EA02 EA03 EA15 EA18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】初期充電される初段コンデンサと可飽和
リアクトルおよび半導体スイッチを有するパルス発生回
路でパルス電流を発生し、このパルス電流をコンデンサ
と可飽和リアクトル構成の磁気パルス圧縮回路で磁気パ
ルス圧縮してトランスで昇圧または直接にトランスで昇
圧し、このトランスのパルス出力を少なくとも１段の磁
気パルス圧縮回路で磁気パルス圧縮して無声放電負荷に
パルス放電するパルス電源装置において、回生用可飽和リアクトルと逆流阻止用ダイオードとの直
列回路を有し、前記パルス発生回路または磁気パルス圧
縮回路の可飽和リアクトルの一部または全部を迂回して
前記初段コンデンサに接続され、前記無声放電負荷から
の余剰エネルギーが前記磁気パルス圧縮回路側に戻って
きたときに前記回生用可飽和リアクトルが飽和動作して
余剰エネルギーを前記初段コンデンサに回生する余剰エ
ネルギー回生回路を備えたことを特徴とするパルス電源
装置。
【請求項２】前記余剰エネルギー回生回路は、前記ト
ランスの一次巻線を介して取り込んだ余剰エネルギーを
前記初段コンデンサに回生する構成を特徴とする請求項
１に記載のパルス電源装置。
【請求項３】前記余剰エネルギー回生回路は、前記ト
ランスの３次巻線を介して取り込んだ余剰エネルギーを
前記初段コンデンサに回生する構成を特徴とする請求項
１に記載のパルス電源装置。
【請求項４】前記余剰エネルギー回生回路は、前記磁
気パルス圧縮回路の可飽和リアクトルの２次巻線を介し
て取り込んだ余剰エネルギーを前記初段コンデンサに回
生する構成を特徴とする請求項１に記載のパルス電源装
置。